「塑料知识」一文读懂所有透明塑料的加工性能

塑料具有重量轻、韧性好、易成型、成本低等优点。在现代工业和日常产品中，塑料越来越多地被用来代替玻璃，尤其是在光学仪器和包装行业中的应用。
这通常要求所使用的塑料必须具有良好的透明度、高耐磨性和良好的冲击韧性。对塑料的组成、整个注塑过程的工艺、设备和模具提出了很高的要求，以确保这些用于替代玻璃的塑料（以下简称透明塑料）具有良好的表面质量，满足使用要求。
目前市场上常用的透明塑料包括：
1、聚甲基丙烯酸甲酯（即俗称亚克力或有机玻璃，代号PMMA）
2、聚碳酸酯（代号PC）
3、聚对苯二甲酸乙二醇脂（代号PET）
4、透明尼龙、AS（丙烯睛一苯乙烯共聚物）
5、聚砜（代号PSF）等
其中，PMMA、PC和pet是我们接触最多的三种塑料，篇幅有限，让我们以这三种塑料为例来讨论透明塑料的特性和注射成型过程。

 

透明塑料的性能

透明塑料必须具有高透明度。其次，它们必须具有一定的强度和耐磨性、耐冲击性、良好的耐热性、优异的耐化学性和低吸水性。这样，它们可以满足透明度的要求，并且具有稳定的性能。PMMA、PC和pet的性能比较如下表所示。   

注：由于品种不同，这仅为平均值，不同品种的实际数据不同。PET数据（机械方面）是拉伸后的数据。

从表1中的数据可以看出，PC是一个理想的选择。它的原材料价格昂贵，注塑过程工艺复杂（不过目前PC价格跌得挺低）。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）仍然被广泛使用（对一般要求的制品）。Pet的特点是拉伸后能获得良好的力学性能，主要用于包装和容器中。

 

透明材料如何选择

01.日用品材料

1、透明膜类：包装用PE、PP、PS、PVC及PET等，农用PE、PVC及PET等
2、透明片板类：用PP、PVC、PET、PMMA及PC等
3、透明管类：用PVC、PA等
4、透明瓶类：用PVC、PET、PP、PS及PC等。

02.照明器材材料

主要用作灯罩，常用PS、改性PS、AS、PMMA及PC等。

03.光学仪器材料

1、硬质镜体：主要用CR-39和J.D两种
2、隐形眼镜：常用HEMA。

04.玻璃材料

1、交通玻璃：常用PMMA和PC两种
2、建筑玻璃：常用PVF和PET。

05.太阳能材料 

常用PMMA、PC、GF-UP、FEP、PVF及SI等。

06.光纤材料

芯层用PMMA或PC，包覆层为含氟烯烃聚合物、含氟甲基丙烯酸甲酯类。

07.光盘材料

常用PC、PMMA。
透明封装材料表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA、PVB等。

 

透明塑料注射成型应注意的问题

透明塑料应具有高透光率，因此必须对塑料制品的表面质量有严格要求。不应有斑点、毛孔、白化、雾晕、黑斑、变色和光泽差等缺陷。在整个注射成型过程中，对原材料、设备、模具和产品的设计应给予高度重视，并提出严格的特殊要求。
其次，大多数透明塑料熔点高，流动性差。为了保证产品的表面质量，注塑成型通常在较高的温度下进行。注射压力和注射速度等工艺参数需要稍微调整，以使模具在注射成型过程中充满，而不会产生导致产品变形和开裂的内应力。   
以下是在原材料准备、设备和模具要求、注塑工艺和产品原材料处理方面的注意事项。

原料的准备与干燥

塑料中的任何杂质都可能影响产品的透明度。在储存、运输和投料过程中，必须注意密封，确保原材料清洁。尤其是原材料中含有水，这会导致原材料在加热后变质。要使其干燥，必须在注射成型过程中使用干燥料斗进料。

需要注意的是，在干燥过程中，应对输入的空气过滤和除湿输入，以确保其不会污染原材料。

其干燥工艺如下表所示：

机筒、螺杆及其附件的清洁

为防止螺杆附件凹陷处的原材料污染和旧材料杂质的存在，特别是热稳定性差的树脂，在使用前和停机后用螺杆清洗剂清洗附件，使其无杂质。当没有螺丝清洗剂时，可以用PE、PS和其他树脂清洗螺丝。

在临时停机的情况下，为了防止原料在高温下停留太久而导致降解，应降低干燥器和桶的温度。例如，PC和PMMA等桶体的温度应降至160℃以下（料斗温度对于 PC应降至100℃以下）。

在模具设计上应注意的问题

为了防止回流不良、塑料成型不良、表面缺陷和冷却引起的变质，在模具设计中应注意以下几点。
a） 壁厚均匀，脱模坡度足够大。
b） 过渡部分应光滑，以防止尖角，尤其是PC产品的模具，不得有间隙。
c）门和流道又宽又短。闸门位置应根据收缩和冷凝过程设置，必要时应增加冷料存水弯。
d）模具表面应光滑，粗糙度低（最好低于0.8）。
e）通风孔和槽必须足以在必要时排出熔体中的空气和气体。
f） 除pet外，壁厚不宜过薄，一般不小于1MM。

注塑工艺方面应注意的问题

为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑过程中应注意以下几个方面（包括注塑机的要求）。
a）为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑过程中应注意以下几个方面（包括注塑机的要求）。
b）注射温度：在塑料树脂不分解的前提下，应采用较高的注射温度。
c）注射压力：一般较高，以克服熔体粘度高的缺点。压力过高会产生内应力，导致脱模和变形困难。
d）注射速度：在满足充模要求的情况下，一般宜低注射速度为宜，最好采用慢——快——慢多级注射。
e）保压时间和成型周期：在满足产品充模无凹陷、无气泡的条件下，应缩短保压时间，以减少熔融物料在筒体中的停留时间。
f）螺杆转速和背压：在满足塑化质量的前提下，应尽量低，以防止降解的可能性。
g）模具温度：产品的冷却对质量有很大影响。模具温度应能准确控制过程。如果可能，模具温度应更高。

其他方面的问题

为了防止上表面质量恶化，通常在注塑过程中尽可能少地使用脱模剂；回收材料不得超过20%。
对于pet以外的产品，应进行后处理以消除内应力。PMMA应在70——80℃下通过热风循环干燥4小时；PC应在清洁空气、甘油、液体石腊等保护下加热至110——135℃，时间视产品而定，需要10小时以上。Pet必须经过双向拉伸才能获得良好的力学性能。

 

不同透明塑料的注塑成型工艺
除上述问题外，透明塑料还具有一些工艺特性，如下所述：
PMMA 的工艺特性
PMMA粘度高，流动性差。必须在高材料温度和高注射压力下注射。注射温度影响注射压力，提高注射压力有利于提高制品的收缩率。
PMMA注射温度范围宽，熔融温度160℃，分解温度270℃，材料温度调节范围宽，加工性能好；因此，为了提高流动性，我们可以从注射温度开始。抗冲击性差，耐磨性差，易划伤，易脆裂。因此，应提高模具温度，改进冷凝工艺，以克服这些缺陷。
PC的工艺特性
PC粘度高，熔融温度高，流动性差。因此，必须在更高的温度（270－320℃之间）下注射。相比之下，材料温度调节范围窄，工艺为PMMA。注射压力对流动性影响不大。由于粘度高，注射压力大，保压时间应短，以防止内应力。
收缩率小，尺寸稳定，产品内应力大，易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性，从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性。
收缩率小，尺寸稳定，产品内应力大，易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性，从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性；
PET的工艺特性
收缩率小，尺寸稳定，产品内应力大，易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性，从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性。
模具温度的精确控制是防止翘曲变形的重要因素。建议使用热流道模具；模具温度应较高，这将导致表面光泽差和脱模困难。
我们可以列出注塑工艺参数，供您在注塑过程中参考。
 

透明塑料件的缺陷和解决办法

由于篇幅关系，这里只讨论影响产品透明度的缺陷，其缺陷大概有以下几项：
1、龟裂：由于内应力各向异性的影响，以及在充模和冷凝过程中垂直方向产生的应力，树脂具有向上流动的方向，与非流动方向相比，产生折射率不同的闪光丝线。膨胀时，产品可能会出现裂纹。除了注意注塑工艺和模具，产品最好退火；如果PC材料可以在160℃以上加热3——5分钟，则可以自然冷却。   
2.气泡：主要存在于树脂中的水蒸气和其他气体无法排出。由于充模不足，冷凝表面凝结过快，无法形成“空气泡”。
3.表面光泽度差：模具粗糙度大，凝结过早，树脂无法复制模具表面状态，使表面稍有不平，使产品失去光泽。
4.波纹：以闸门为中心形成的密集波纹。原因是熔体粘度太高，前端材料在模具型腔中冷凝。之后，材料会穿透冷凝表面，导致表面产生波纹。
5.白化、雾晕：主要是空气中的灰尘落入原料中，原料含水量过大所致。
6.白烟和黑点：是料筒内树脂局部过热分解变质形成的。
克服方法如下表所示：
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创建时间：2022-04-02 08:53
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